DE-102024210596-A1 - Leistungselektronik für eine elektrische Antriebsachse

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leistungselektronik (140) für eine elektrische Antriebsachse (100), umfassend flächig übereinander angeordnet eine Leiterplatte (200), mindestens eine Stromschiene (205) sowie ein Befestigungselement (215), wobei das Befestigungselement (215) im montierten Zustand durch fluchtende Öffnungen (245, 246) in der Leiterplatte (200) und der mindestens einen Stromschiene (205) hindurchgeführt ist, mit einem ersten Ende (260) an einem gehäusefesten Bauteil (220) dreh- und axialfest angeordnet ist sowie an einem entgegengesetzten zweiten Ende (261) ein Gewinde (265) zur Aufnahme einer Schraubmutter (235) aufweist, um die Leiterplatte (200) und die mindestens eine Stromschiene (205), zwischen der Schraubmutter (235) und dem gehäusefesten Bauteil (220) zu fixieren. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Antriebsachse (100) für ein Kraftfahrzeug (105).

Inventors

• Karl-Heinz Müller

Assignees

• ZF FRIEDRICHSHAFEN AG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241105

Claims (10)

1. Leistungselektronik (140) für eine elektrische Antriebsachse (100), umfassend eine Leiterplatte (200) und mindestens eine Stromschiene (205), die flächig übereinander angeordnet sind, sowie ein Befestigungselement (215), wobei das Befestigungselement (215) im montierten Zustand durch fluchtende Öffnungen (245, 246) in der Leiterplatte (200) und der mindestens einen Stromschiene (205) hindurchgeführt ist, mit einem ersten Ende (260) an einem gehäusefesten Bauteil (220) dreh- und axialfest angeordnet ist sowie an einem entgegengesetzten zweiten Ende (261) ein Gewinde (265) zur Aufnahme einer Schraubmutter (235) aufweist, um die Leiterplatte (200) und die mindestens eine Stromschiene (205), zwischen der Schraubmutter (235) und dem gehäusefesten Bauteil (220) zu fixieren.
2. Leistungselektronik (140) nach Anspruch 1 , wobei das Befestigungselement (215) am ersten Ende (260) einen Pressbereich (263) aufweist, an dem eine Verdrehsicherung angeordnet oder ausgebildet ist.
3. Leistungselektronik (140) nach Anspruch 2 , wobei die Verdrehsicherung einen Bund (280) aufweist, der sich zumindest in Umfangsrichtung am gehäusefesten Bauteil (220) abstützt.
4. Leistungselektronik (140) nach Anspruch 2 oder Anspruch 3 , wobei die Verdrehsicherung eine Rändelung (300) am Außenumfang (285) des Befestigungselements (215) aufweist, die in Wirkverbindung mit dem gehäusefesten Bauteil (220) steht.
5. Leistungselektronik (140) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Befestigungselement (215) im Bereich des ersten Endes (260) in eine Durchgangsbohrung (250) des gehäusefesten Bauteils (220) eingepresst ist.
6. Leistungselektronik (140) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Kühlelement (225), das im montierten Zustand zwischen dem gehäusefesten Bauteil (220) und der Schraubmutter (235) angeordnet ist.
7. Leistungselektronik (140) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend einen Abstandhalter (230) zur Beabstandung von Bauteilen zwischen der Schraubmutter (235) und dem gehäusefesten Bauteil (220).
8. Leistungselektronik (140) nach Anspruch 7 , wobei der Abstandhalter (230) in axialer Richtung des Befestigungselements (215) zwischen der Leiterplatte (200) und der mindestens einen Stromschiene (205) einerseits sowie dem gehäusefesten Bauteil (220) andererseits angeordnet ist.
9. Leistungselektronik (140) nach Anspruch 8 in Verbindung mit Anspruch 6 , wobei das Kühlelement (225) in axialer Richtung des Befestigungselements (215) zwischen dem Abstandhalter (230) einerseits und dem gehäusefesten Bauteil (220) andererseits angeordnet ist.
10. Elektrische Antriebsachse (100) für ein Kraftfahrzeug (105), umfassend eine Leistungselektronik (140) nach einem der vorangehenden Ansprüche.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungselektronik für eine elektrische Antriebsachse eines Kraftfahrzeugs, umfassend eine Leiterplatte sowie mindestens eine, vorzugsweise zwei, Stromschienen. Eine erste Stromschiene kann eine AC-Stromschiene sein und eine zweite Stromschiene kann eine DC-Stromschiene sein, oder umgekehrt. Eine AC-Stromschiene ist eine leitende Komponente, die Wechselstrom (AC) von der Wechselrichterstufe zur elektrischen Maschine leitet. Sie dient als zentrale Verbindung für den Energietransport im Wechselstrombereich des Systems und sorgt für die Verteilung des AC-Stroms an die entsprechenden Phasen der Maschine. Eine DC-Stromschiene ist eine leitende Komponente, die Gleichstrom (DC) von der Energiequelle, typischerweise einem Energiespeicher wie einer Batterie oder einem Gleichrichter, zu den DC-Eingängen des Inverters leitet. Diese Stromschiene stellt die zentrale Verbindung für den Energietransport im Gleichstrombereich dar und ermöglicht die Versorgung der Wechselrichterstufe, die den Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Bisher weist eine Leistungselektronik einen oder mehrere Fixierpins zur Positionierung von Bauteilen der Leistungselektronik, insbesondere der Leiterplatte sowie der Stromschiene/n, auf. Der jeweilige Fixierpin wird üblicherweise von oben bzw. von einer der Leiterplatte zugewandten Seite in das Gehäuse oder ein gehäusefestes Bauteil eingepresst und gesichert. Die Bauteile der Leistungselektronik sind in Längsrichtung des Fixierpins mit Spiel zueinander angeordnet. Durch das Spiel zwischen den einzelnen Bauteilen sind diese im Fixierbereich bzw. in Längsrichtung des Fixierpins nicht oder nur begrenzt gegen Vibrationen gesichert. Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Leistungselektronik, bei der Bauteile der Leistungselektronik nicht nur aneinander fixiert, sondern auch gegen Vibrationen gesichert sind. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder. Eine erfindungsgemäße Leistungselektronik für eine elektrische Antriebsachse umfasst eine Leiterplatte und mindestens eine Stromschiene, die flächig übereinander angeordnet sind, sowie ein Befestigungselement, wobei das Befestigungselement im montierten Zustand durch fluchtende Öffnungen in der Leiterplatte und der mindestens einen Stromschiene hindurchgeführt ist, mit einem ersten Ende an einem gehäusefesten Bauteil dreh- und axialfest angeordnet ist sowie an einem entgegengesetzten zweiten Ende ein Gewinde zur Aufnahme einer Schraubmutter aufweist, um die Leiterplatte und die mindestens eine Stromschiene, zwischen der Schraubmutter und dem gehäusefesten Bauteil zu fixieren. Mit anderen Worten werden die Leiterplatte und die zumindest eine Stromschiene bei Montage der Leistungselektronik spielfrei aufeinander positioniert und nach dem Durchführen des Befestigungselements durch die Öffnungen mit der Schraubmutter verklemmt und gehalten. Die Schraubmutter ist auf einer dem ersten Ende entgegengesetzten Seite der Leiterplatte angeordnet. Dadurch ist eine Vibration der Bauteile am Befestigungselement verhindert. Das Befestigungselement ist bolzenartig in Form eines Fixierpins ausgebildet und besteht im Wesentlichen aus einem Trägerabschnitt mit einem im Wesentlichen konstanten Querschnitt und zwei entgegengesetzten distalen Enden. Vorzugsweise weist das Befestigungselement in der einfachsten und kostengünstigsten Form einen kreisrunden Querschnitt mit einem über die axiale Länge des Trägerabschnitts im Wesentlichen konstanten Durchmesser. Die Querschnittsform des Befestigungselements kann prinzipiell beliebig ausgewählt und an die Erfordernisse angepasst werden. Insbesondere kann der Querschnitt zur Integration von weiteren Funktionen, wie beispielsweise die Verdrehsicherung am gehäusefesten Bauteil, angepasst werden. Beispielsweise kann der Trägerabschnitt einen elliptischen, insbesondere ovalen, Querschnitt aufweisen, sodass bei Montage am gehäusefesten Bauteil eine Verdrehsicherung realisiert wird. Die distalen Enden des Befestigungselements sind einerseits zur Anbindung, also zur axial- und drehfesten Anordnung, am gehäusefesten Bauteil und andererseits zum Anschrauben der Schraubmutter auf das Gewinde eingerichtet, um die Leiterplatte und die mindestens einen Stromschiene spiel- und vibrationsfrei am gehäusefesten Bauteil zu fixieren. Die Klemmwirkung wird verstärkt je weiter die Schraubmutter auf das Gewinde des Befestigungselement geschraubt wird. Mit einem derartigen Befestigungselement kann eine sichere Positionierung der geklemmten Bauteile sowie eine Vibrationssicherung realisiert werden. Dadurch kann die Funktionsweise der Leistungselektronik ausfallsicherer gestaltet werden. Das gehäusefeste Bauteil kann ein Teil eines Gehäuses der Leistungselektronik sein. Das gehäusefeste Bauteil kann das Gehäuse der Leistungselektronik bilden. Das gehäusefeste Bauteil kann alternativ ein weiteres Ba